《VituixCAD 中文文档》内容摘要

一、软件定位

VituixCAD 是一款面向扬声器设计的声学仿真软件，核心设计理念是在全空间或半空间中仿真扬声器的声学行为。软件侧重于功率响应、极坐标响应和指向性指数（DI） 的仿真，即使没有完整的离轴测量数据也能进行设计（但不推荐）。

软件包包含完整工具链：分频器仿真器、箱体仿真器、衍射仿真器、响应追踪器、响应合并器、响应计算器、辅助计算器和 FFT 工具。

二、系统要求与安装

• 系统：Windows 11 专业版（测试通过），需 Microsoft .NET Desktop Runtime 10.0
• 分辨率：最低 1280×720，建议 1600×900 或更高
• 推荐平台：实体机或虚拟机（VMware Player 16 / VirtualBox）中的 Windows 10/11；Wine 可运行但无法保证
• 安装：下载 VituixCAD3 setup.exe
• 公共文件夹：\Users\Public\Documents\VituixCAD\（Enclosure 单元数据库、Library 库模块、Projects 响应文件示例、Template LTspice 模板）
• 用户文件夹：\Users\用户名\Documents\VituixCAD\（Download、Enclosure、Projects）

三、项目目录结构

提供两种层级结构：

1. 项目名\数据文件夹\单元型号：支持典型测量顺序（所有单元远场 → 所有单元/倒相孔近场 → 所有单元阻抗）
2. 项目名\单元型号\数据文件夹：将单个单元的测量数据放在同一文件夹，便于跨项目复制

Common folders（公共文件夹）：Datasheet、Diffraction、Drawing、Enclosure、Export、Room

Data folders（数据文件夹）：Far（远场）、Impedance（阻抗）、Merger（合并）、Near（近场）

四、扬声器设计检查清单（核心工作流）

基础工程

• 确定声学设计：指向性类型与程度、辐射器类型、分频路数、单元尺寸和数量
• 估算灵敏度范围和分频点频率范围
• 选择初始单元和指向性控制部件
• 用 Enclosure 工具仿真低频辐射器
• 用 Diffraction 工具仿真障板衍射，导出箱体影响响应
• 设计箱体

制作

• 制作可调整样箱或最终箱体
• 为各单元连接临时引线

测量

• 为极坐标响应测量准备转台
• 选择离轴测量方向（建议恒定 5° 或 10° 步长）
• 以远场方式测量每个单元的极坐标响应（文件名含测量平面和角度）
• 无消声环境时测量中音/低音锥盆和倒相孔的近场响应
• 测量每个单元的阻抗响应

合并与处理

• 用 Merger 工具合并远场与近场响应
• 载入箱体影响响应，通过勾选 BS 叠加到近场响应上

分频器仿真

• 新建空项目，添加单元型号，输入名称/SPL/Z
• 载入频率响应和阻抗响应，调整缩放/延时/极性/平滑
• 勾画参考轴/听音窗响应及功率/室内响应目标
• 设计分频器，插入滤波模块，反复调整电路拓扑和参数
• 定期保存项目

质量控制

• 必须：水平和垂直平面多角度测量（至少 30° 步长）、阻抗响应
• 额外：过剩群延时、谐波失真、互调失真、压缩、房间声学兼容性
• 聆听喜欢的曲目，不满意则推倒重来

五、主程序界面

主窗口分为左侧控制区和右侧图表区。

菜单

• File：New、Open、Recent、Save、Save as、Archive project、Create library block、Edit library block parameters、Export、Exit
• View：Optimizer（Ctrl+P）、Parts list、Impulse response、Power dissipation、Preference rating、Units、Part#、Power、Grid、Nodes、Image export size、Default colors
• Tools：Enclosure（F3）、Diffraction（F4）、Convert IR to FR（F5）、Merger（F6）、Calculator、Auxiliary、SPL Trace
• Options（Alt+O）
• Help：Help（F1）、Donate、About、Clean user.config

Drivers（单元）选项卡

• 单元列表：添加/删除单元，设置 SPL 和 Z
• 频率响应：文件名需含平面和角度编码（支持 ARTA、CLIO、EASE、VACS 等格式）
• 支持缩放、平滑、延时、极性反转、静音、最小相位转换
• 阻抗响应：支持 .txt、.frd、.zma 等格式

Crossover（分频器）选项卡

• 滤波器原理图：可添加有源模块（9 种）、传递函数文件、运算放大器、无源元件 LCRT、库模块、注释文本、连线、接地和单元
• 支持元件选择、移动、修改、优化
• 库模块：可带属性，根据用户参数和数学表达式计算元件值
• 变体（Variants）：保存分频器不同开发阶段
• Driver layout：表格视图修改单元位置或创建线阵列
• Parameters：显示和编辑元件参数，支持表达式
• Biquad 系数复制/导出：支持 miniDSP、Platin SM、Generic-a12 等格式

Room（房间）选项卡

• Reflections：左侧墙、前墙、地面、天花板反射
• Driver offset：临时移动/旋转单元实例
• 含反射的房间响应缩放 -10dB 以适应 CTA-2034 图表

图表区（六联图）

• SPL：总 SPL、听音窗、目标曲线、各单元 SPL、相位
• CTA-2034：轴上/参考轴总 SPL、听音窗、预测室内响应、声功率、声功率 DI
• Directivity：折线图、瀑布图、曲面图、极坐标映射、极坐标图
• GD & Phase：群延时与相位
• Filter：各单元滤波器传递函数幅值
• Impedance：信号源负载阻抗幅值和相位、EPDR

Optimizer（优化器）

• 调整所选滤波器参数/元件值，使总参考轴响应或听音窗、功率响应或预测室内响应符合目标
• 支持教科书目标响应（Butterworth、Bessel、Chebychev、Linkwitz-Riley 等）和文件目标响应
• 可设置频率范围、SPL、Tilt、单元数、极性
• 支持最小阻抗、EPDR、最大增益、参考轴线性度等约束
• 无源元件可舍入到 E12/E24/E48 标准值

Parts list（元件清单）

• 以表格显示无源元件、单元和参数值，可复制到电子表格

Impulse response（脉冲响应）

• 导出单元参考轴响应或输入传递函数、缓冲器输出、总参考轴 SPL 或听音窗为时域脉冲响应
• 支持多种采样率、FFT 长度、抽头数、IR 窗函数
• 可导出 wav、txt、miniDSP 二进制等格式

Power dissipation（功率耗散）

• 显示信号源和缓冲器/功率放大器输出频谱，以及单元和无源 LCR 元件的功率耗散/电流/电压
• 可调参数：最大输出电压、波峰因数、频谱（Flat、Pink noise、M-Noise、HPF/LPF）

Preference rating（偏好评分）

• 基于 Sean Olive 专利申请 US2005/0195982A1 的变量，使用可自定义公式计算
• 包含 SM_ON、SM_LW、SM_ER、SM_PIR、SM_SP、AAD_ON、NBD_ON、NBD_PIR、LFX、LFQ 等变量
• 提供 Full space、Half space、Constant DI 按钮初始化斜率目标

六、Options（选项）

• Angle parsing from filename：从文件名解析角度（Generic 2D、CLIO 3D、EASE 3D、VACS 3D、MF 3D、MF 2D）
• Frequency responses：Mirror missing、Interpolate、DSP system、Sample rate、Listening distance、Normalize SPL、Listening window、User hor/ver
• Power response & DI calculation：球面/柱面声强、水平/垂直/两者、Half space、Corner、Listening window DI、CTA-2034-A power weights、Angle step
• Display：字体、工具提示、Dark mode、Show imperial as tooltip
• Image export：Single WxH、Six-pack WxH、Aspect ratio、Logo
• Graph scales：Frequency axis、Magnitude axis
• External tools and directories：Spice、Web search、Archive project、Main directory
• CTA-2034-A button：设置符合 ANSI/CTA-2034-A 的默认值
• Save chart overlays to project、Check for updates

七、工具详解

Enclosure tool（箱体工具）

• 单元数据库：支持本地/在线数据库，添加/修改/删除单元
• 支持辐射器类型：无限障板、密闭箱、倒相箱、双调谐倒相箱、无源辐射器、带通 1 型/1P 型/2 型/3 型
• Align 选项卡：密闭箱 Qtc 调准、倒相箱 SBB4/BB4、QB3/SQB3、SC4/C4、QC 表
• Enclosure 选项卡：箱体容积、Qa、Ql、Fb、导管长度/直径/Qp/数量/末端修正
• Filter 选项卡：无源滤波器
• Info 选项卡：箱体图像、计算声学参数、统计数据（f-3dB、f-6dB、f-10dB、最小/最大阻抗、最大群延时、最大冲程、最大空气速度）
• 可运行外部 LTspice 电路仿真器
• 导出半空间总 SPL 和阻抗响应，可 Feed 到主程序

Diffraction tool（衍射工具）

• 基于射线理论：每个单元为点源，以 5° 步长向障板边缘发出 72 条射线
• 计算最短一阶衍射路径长度，在听音点处以延时求和
• 支持圆形/矩形单元，最多 50 个单元，角点最多 36 个
• 可设置障板宽度、高度、角点数量、单元形状、数量、Step
• 支持全空间视图和导出、开放障板、波导模拟
• 话筒/听音点：轴向距离 5000-30000mm，可旋转障板
• 反射：地面、墙面、吸声量
• 保存为 .vxb 文件，导出箱体影响响应或全空间频率响应

Convert IR to FR（脉冲转频响）

• 导入多个脉冲响应文件，转换为频率响应文件
• 支持 ARTA、CLIO、WAV、MLSSA/SE 等格式
• FFT 分析：左窗/右窗、参考时间、窗函数（Rectangular、Bartlett、Blackman 等）
• 输出：频率范围、平滑（1/24、1/12、1/6、1/3 倍频程）、校准、缩放、文件格式（TXT、FRD、ZMA、LMS、WAV）
• 脉冲响应图：脉冲、ETC、dBFS、阶跃响应、窗函数、游标
• 频率响应图：幅值、相位、最小相位、过剩相位、门控频率

Merger tool（合并工具）

• 低频部分（近场/远场）+ 高频部分（远场）→ 合并响应
• 近场测量：可添加多个响应，勾选 BS，输入直径/面积、延时、缩放
• Force to Gradient：强制理想梯度指向性（全向、心形、超心形、偶极）
• 障板衍射：No baffle loss、Sphere baffle step、Diffraction response
• 远场测量：需与高频响应相同的离轴角度
• 过渡：频率、幅值和相位混合范围（无、1/2、1、2、3、4 倍频程）
• 输出：Create merged responses、Extended data、Feed speaker
• 保存为 .vxm 文件

Calculator tool（计算器工具）

• 通用数学工具，处理频率响应文件
• A responses（多条）+ B response（单条）
• 多重输出：Add、Subtract、Multiply、Divide、Divide A/frequency、Average by off-axis angle、Mirror、Normalize、Scale/Delay/Invert、Minimum phase、Group delay、Real、Multiply B*A/A(0)、Mic in Box、Uncap、Multiply A * piston directivity
• 单一输出：Sum、Average、RMS、Maximum
• 附加选项：Complex Sum/Avg/RMS、平滑、Result→input
• 图表：幅值轴、相位轴、频率范围

Auxiliary calculator（辅助计算器）

• Time window：计算无反射时间窗最大长度、反射路径长度、最低频率
• Wave length：按频率计算波长和传播时间
• Near field：按有效活塞直径/面积计算最高近场频率和最大距离
• Sample time：按采样率计算采样点对应时间和距离
• Box volume：根据净容积目标计算外部尺寸，显示内部轴向模式频率和导管开管共振
• Time align：确定两个单元声学中心之间的延时/距离差

SPL Trace（频响描图）

• 从图像文件或剪贴板提取频率响应曲线
• 设置频率、SPL、阻抗边界
• 擦除网格线、图像橡皮擦
• 抽取幅值响应和阻抗响应
• 支持手动抽取、平滑、导出 txt/frd/zma
• 放大镜功能

八、附录

1. Trifonov Transient filters

• 背景：滤波器是扬声器的大脑和心脏，正确的全频带信号重放要求所有频谱分量以精确幅度排列
• Trifonov Transient Perfect (TP)：低频段低通 3 阶（有源 2 阶段：fo=0.784fx0, Q=0.908；1 阶段：fo=2.695fx0）、高频段高通 2 阶（有源 2 阶段：fo=0.694fx0, Q=0.45；延时=333333/fx0μs）
• Trifonov Q Optimized Transient mk2 (TQ)：低频段低通 3 阶（有源 2 阶段：fo=0.794fx0, Q=1.03；1 阶段：fo=1.22fx0）、高频段高通 2 阶（有源 2 阶段：fo=1.116fx0, Q=0.639；延时=490000/fx0μs）
• 许可：DIY 免费，制造商需申请许可配额

2. DSP dependencies

• 有源 Bessel 低通/高通、架式低通/高通、参量 EQ 滤波器的传递函数取决于 DSP 设备/应用程序
• Bessel 低通/高通：电平归一化（-3.01dB）适用于 Analog、FourAudio、LEA、Nova、RAM、t.amp、t.racks；相位归一化（-45°×阶数）适用于 Behringer、Danville、Generic、Hypex、Marani、miniDSP、Platin、Xilica
• 2 阶架式低通/高通：模拟兼容（转折频率处约 3dB）适用于 Analog、Behringer、FourAudio、Nova、t.racks；数字兼容（转折频率处为最大/最小增益的一半）适用于 Danville、dbx、Generic、Hypex、LEA、Marani、miniDSP、Platin、RAM、t.amp、Xilica
• 参量 EQ：模拟兼容（带宽位于约 3dB 处）适用于 Analog、Behringer、dbx、FourAudio、Hypex、LEA、Marani、Nova、t.racks、RAM、Xilica；数字兼容（带宽位于最大/最小增益的一半处）适用于 Danville、Generic、miniDSP、Platin、t.amp 等